火星采样返回提前两年，与NASA齐头并进！后者存在落后的可能

半个世纪前NASA领导的阿波罗计划成功实施了6次载人登月任务，总计12名宇航员踏上了月球表面，重大航天工程通常都是在挑战人类工业能力极限，因而此项计划的实施高效带动了相关产业链的快速发展，同时也极大程度提升了美国在全球的威望。

阿波罗17号登月任务留影

那么，继载人登月之后还有没有类似的突破口呢？

我国自进入新世纪以来，载人航天与嫦娥探月两大工程齐头并进，后续又加码了行星探测工程，连续取得了一系列重大突破：

近百吨级规模的天宫空间站胜利在望、嫦娥四号代表人类首登月球背面、嫦娥五号完成人类有史以来最为复杂的无人月球采样返回任务、天问一号探测器一步实现火星“绕、落、巡”探测，地球上很多玩家对这些项目中的任何一项都是可望不可即。

嫦娥五号月面采样

但是，上述纪录总给人一种意犹未尽的感觉，有没有更刺激的项目？有的。

那就是被认为足以媲美阿波罗载人登月计划的“火星采样返回任务”，此项任务的技术挑战之大同样是空前的。

火星

与阿波罗登月计划一样，实施火星采样返回任务除了需要完备的技术能力，更需要强大的综合国力托底，否则就是无源之水。

自人类第一颗火星探测器发射以来，火星探测已经走过了半个多世纪的历程，探测手段主要就是“绕、落、巡”，我们通过天问一号一次任务就补齐了近半世纪的火星探测能力空白，成为当今世界唯二具备火星登陆与巡视探测能力的国家。

在火星表面行驶的祝融号火星车

然而，截至目前人类还没有任何一个国家实现过火星的采样返回任务，对于我们而言这是千载难逢的历史机遇。

回顾历史，我们曾经错过了大航海时代，后来通过百余年的奋斗又重新站了起来，不过那一时期千疮百孔的我们还没有能力赶上第一波航天发展大潮，如今经过七十余年的“厚积”，终于等来了“薄发”之机。

继探月工程被命名为“嫦娥”之后，行星探测工程也作为一个整体概念被命名为“天问”，行星探测工程图形标识中太阳系八大行星沿椭圆轨道依次排开，阐述了该工程的主要探测目标。

行星探测工程图形标识

与地球有着高度相似性的火星是天问行星探测工程的第一站，针对这颗最远4亿公里距离的遥远火星，工程总体规划了两步走发展理念，即“一步实现绕落巡、二步完成采样回”，第一步已经通过天问一号探测器任务得以如期实现，现在则已经到了实施第二步规划的新阶段。

目前世界范围内除了我们正在实施火星采样返回任务，同一条赛道上还有别的选手吗？有的，就是NASA主导并联合欧空局进行的火星采样返回任务。

NASA火星采样返回任务选择的是三次发射方案：

毅力号火星车

第一次发射就是“毅力号火星车”，该火星车目前正在火星表面开展巡视探测与样品收集任务，它会将收集的样品容器放置在行进路线上；

毅力号火星车采集的火星样品

第二次发射的是“轨道器与返回器组合体”，负责将火星样品带回地球；

第三次发射的是“着陆器与上升器组合体”，该组合体携带有一辆简易的火星车，主要负责将毅力号放置在火星表面的样品容器收集起来，并转移至上升器样品储存容器中。

着陆上升组合体与样品收集车

完成样品收集后，上升器会携带样品储存容器在火星表面发射起飞，进入近火轨道后释放样品储存容器，而后由轨返组合体捕获样品储存容器，进而带回地球。

上升器火面发射起飞

整个任务周期是9年时间，一切顺利的情况下，该火星采样返回任务有望于2029年完成。

那么，我们的时间表呢？

此前多位一线专家多次表达过火星采样返回任务的完成时间是2030年左右，该表述中的“左右”一词阐述了两个时间选择。结合任务周期时长因素考虑，2030年之后完成任务的最早发射时间是2028年，2030年之前完成任务的最晚发射时间就是2026年。

祝融号火星车拍摄的火星表面

究竟是“之前”还是“之后”呢？探月工程总师吴伟仁院士近日给出了新的答案，他说，我国计划在2030年前实现火星采样返回任务。

这就意味着相较于2028年最晚预期的发射时间提前两年，至2026年实施发射。

此时此刻距离发射之期仅有4年时间，我们真的可以做到吗？

能力越大责任越大，天问一号任务的完美表现就是最有力的诠释。面对未知火星，我们通过一次任务就攻克了地火转移、火星捕获、火星大气进入与软着陆、火星表面巡视探测、探测器火星环境生存等一系列世界级工程难题。

天问一号进入器分离画面

助力我们实现上述突破的则是一系列扎实的基本功，比如天问一号着陆巡视器的火星登陆任务要求在地球实现对火星大气环境的真实模拟，而作为火星探测领域引领者的NASA至今都没有具备此项能力，我们的航天科技十一院则在电弧风洞中实现了95%CO2以上的真实火星进入热环境复现，具备了目前世界上最广的火星热环境模拟和防热考核试验能力。

天问一号进入器火星上空开伞

由此可见，天问一号的惊艳表现靠的不是运气，而是实打实的能力积累。

电弧风洞复现火星大气环境只是我们众多试验保障能力的一个局部，通过天问一号任务的实践我们已经掌握了具有国际领先水平的火星绕落巡工程能力，在此基础上还有嫦娥五号月球采样返回任务的地外天体轨道自主对接技术加持，那么剩下的大项关键技术就所剩不多了，主要就是火星表面起飞技术的攻关。

环月轨道交会对接

我们将采用一次或两次发射方案实施火星采样返回，整个任务周期为3年，以2030年前完成任务为刻度计算，也就是在2026年实施发射任务，完成任务时间与NASA一样，都是2029年。

对比NASA，我们的火星采样返回任务在试验设施与新技术应用上有显著优势，前者虽然通过毅力号任务先行一步，但其整体任务周期更长。

双方一切顺利的情况下，两个火星采样返回任务都将在同一年实现样本返回地球，届时相差的时间也许是几天，也许是几个月，不论谁先谁后，对于我们而言都是胜利。因为对方是多家联合实施，而我们是独立自主。

火星采样返回探测器

在火星采样返回这条赛道上，NASA在进度上存在落后的可能。

这个落后的可能来自欧空局，一旦它们有所拖延，发射节点与任务完成节点都将难保。欧空局在以往的空间探测任务中可以说是“拖延成性”，比如其在猎户座载人飞船、ExoMars火星探测器等项目中皆有一系列拖延实例。

反观我们则是一切依靠独立自主，天问一号任务已经做出了表率，面对2020后墙不倒的发射窗口，我们不仅如期赶上了，而且通过任务实践交出了满分答卷。

长征五号+长征三号乙组合方案即可满足火星采样返回运力需求

曾经有业内人士这样评价火星采样返回任务：有一个世界第一的机会摆在你面前，如果不去争取，那简直就是暴殄天物。